園林植物水資源高效利用的探索與實踐

摘要：水是園林植物生存的重要物質條件，以水造景也是園林景觀建筑物柔化自然空間、增加藝術氣息的重要途徑。然而，我國園林綠化水資源利用效率目前處于較低水平。本研究探討了我國園林植物水資源利用現狀，提出水資源高效利用措施，根據實際需要設計、創制了一款園林植物專用智能灌溉系統，并深入分析了該系統的綜合效益，以期為城市園林植物節水灌溉提供有益參考。結果表明，該系統一次性投資為875元/667 m2，國民經濟內部收益率（EIRR）、經濟凈現值（ENPV）（每667 m2）和經濟效益費用比（EBCR）分別為12.8%、994元和1.16，具有較好的經濟可行性。

關鍵詞：園林；植物；灌溉；水泵；水資源；經濟效益

中圖分類號：S274.2；S688 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）05-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.05.008

Abstract： Water is an important material condition for the survival of garden plants， and creating landscapes with water is also an important way for garden landscape buildings to soften natural spaces and increase artistic atmosphere. However， the utilization efficiency of water resources in China's landscaping is currently at a relatively low level. This study explores the current situation of water resource utilization of garden plants in China， proposes measures for efficient utilization of water resources， designs and creates a specialized intelligent irrigation system for garden plants based on actual needs， and deeply analyzes the comprehensive benefits of the system， in order to provide useful references for water-saving irrigation of urban garden plants. The results show that the one-time investment of the system is 875 yuan/667 m2， and the national economic internal rate of return （EIRR）， economic net present value （ENPV） （per 667 m2） and economic benefit cost ratio （EBCR） are 12.8%， 994 yuan and 1.16， respectively， which have good economic feasibility.

Keywords： gardens; plants; irrigation; water pumps; water resources; economic benefits

園林綠化工程的建設和實施過程中，植物的供水工作是重要養護任務[1]。我國是人均水資源匱乏國家，發展節水灌溉勢在必行。財政部和水利部共同印發了《節水灌溉貸款中央財政貼息資金管理暫行辦法》，用于鼓勵和促進節水灌溉事業的發展。我國西北內陸地區長期處于干旱和半干旱氣候環境，受自然條件影響，水資源嚴重短缺；東南沿海地區雖然降雨充沛，但缺乏節水思維，重心更多放在排水工程[2]。在自然資源限制疊加人為因素的背景下，節水灌溉工程在我國城市園林綠化中的普及率有待進一步提高。

水是污染物運移的載體，漫灌易導致地下水和河道面源污染，灌溉量的增加將促進土壤中的二氧化碳排放。自2020年9月“雙碳”目標提出以來，減排已成為國家的一項重大決策部署。有效實施城市園林節水灌溉，將成為落實國家碳達峰、碳中和目標的關鍵路徑之一。本研究分析了我國園林植物水資源利用現狀，提出水資源高效利用措施，設計并創制了一款園林植物專用智能灌溉系統，深入探討了該系統的效益費用情況，以期為城市園林植物節水灌溉提供理論和實踐依據。

1 我國園林植物水資源利用現狀

1.1 灌溉方式較為落后，水資源浪費較為嚴重

目前，持續的經濟效益主要體現在農業，園林植物以觀賞為主，無法產生長期的經濟回報，因此相比農業，節水灌溉工程在城市園林綠化中的應用比較少[3]。從當前來看，城市園林綠化大多使用人工或機械灌溉，灌溉方式較為粗放，經常以灑水車為依托進行大水漫灌，這造成灌溉及時性差、均勻程度低，灌水量不足或過量，易導致園林植物生長發育受阻，甚至出現死苗現象。已有的灌溉機械以及灌溉工程智能化水平低，耗工費時，增加養護成本，部分存在裝備質量差、灌溉效率低的問題[4]。

1.2 植物搭配不合理，水資源利用效率不高

不同園林植物對水分的需求量存在一定差異，例如，草坪所需灌溉用水量較高，而喬木和灌木所需灌溉用水量較低。目前，人們對園林植物觀賞功能的要求日益提高，草坪所占的比重也越來越高，不少地區將喬木、灌木改為草坪，這大幅提升了灌溉用水量[5]。此外，有地區將需水量較高和需水量較低的作物設置在同一區域內，造成水資源利用效率降低。還有一些地區大量引入熱帶樹種或者高需水量樹種，大幅提升了用水成本。

1.3 用水規劃不完善，用水成本高

在城市園林的運營中，水不僅起到灌溉作用，還時常起到造景作用[6]。不少城市園林均有噴泉、人工瀑布等景觀資源，園林植物的大面積噴灌也常作為較為壯觀的觀賞要素供人們欣賞。然而，這些造景用水多來自市政用水系統，即自來水，這造成用水成本的大幅增加。用水完成后，這部分水資源直接排入下水管道，并未回收至灌溉系統中，因而進一步導致水資源浪費和用水成本提升。

2 水資源高效利用措施

針對我國園林植物水資源利用存在的問題，要堅持多措并舉，提升水資源利用效率。

2.1 引入節水灌溉工程，降低水資源無效損耗

考慮到園林養護成本中人工成本較高，應引入自動化、智能化程度較高的灌溉系統[7]。灌溉系統和灌溉制度應當合理設計，避免出現水源壓力無法滿足所有噴頭的需求、部分植物澆水偏多而部分無法獲得灌溉水等問題。灌溉管網的布設應當按照地形、地勢和植物進行科學設計、合理安排，嚴格遵守國家微灌工程技術規范，最大限度地達到節水效果[6]。

2.2 科學搭配園林植物，減少耗水型園林植物的應用

草坪根系淺，根系層密實，淺表層交錯復雜，灌溉后水分易滯留在草坪淺表層，難以入滲至草坪根系，因此出現蒸發多、滲入少的問題。在選擇植物品種時，應盡量減少草坪的使用或選擇節水型草坪，搭配馬藺、福祿考、荷蘭菊或者景天科植物。植物搭配時，應考慮不同植物之間空間的預留，使得水分有更多的下滲路徑。此外，應降低耗水型園林植物的使用，避免頻繁更換植物或大量增加灌溉用水。

2.3 合理規劃用水，啟用非常規水資源

自來水是城市寶貴的水資源，將其用于園林造景十分浪費。可考慮借助城市的集水排水系統，將雨水進行收集和再利用，作為景觀用水，實現對城市清潔水的零消耗。對于城市園林個體來說，應加強進排水規劃。景觀用水使用后通過回收系統進行過濾處理，排進灌溉系統，供園林植物灌溉使用。在規劃路面時，可以使用各種透水磚，方便收集降雨。此外，綠地草坪可設置得略低于道路路面，以更好地利用地表徑流。

3 智能灌溉系統設計與創制

3.1 設計思路

針對當前灌溉首部樞紐系統集成度低的問題，將水泵、電磁閥、壓力傳感器、量測儀表等關鍵設施設備集成于一體。將灌溉系統首部樞紐箱運至現場后，連接管道即可直接使用。除方便使用外，將設備集成于箱體內部，有利于保護設備，延長設備使用壽命。

園林植物使用的灌溉水源是市政用水或是雨水，水質較好。為節省裝備造價，本裝備不設置過濾系統。進出水口也分別僅設置1個，不設排污口。在首部樞紐箱外部設置側開門，控制系統和操作顯示屏集成于門內部，方便進行灌溉參數的設置、系統調試和維修等作業。

3.2 裝備創制

委托福建大豐收灌溉科技有限公司進行裝備生產，實物圖如圖1所示，分別展示了首部樞紐箱內部設施、外部情況和進出水口。裝備已進行試水和實際應用，運行情況良好。

4 效益分析

本研究中，園林智慧灌溉裝備應用后，經濟效益采用《建設項目經濟評價方法與參數》和《水利建設項目經濟評價規范》（SL 72—2013）作為評價依據，重點計算的指標為國民經濟內部收益率、經濟凈現值、經濟效益費用比。3個指標分別按照式（1）、式（2）、式（3）進行計算。

式中：EIRR為國民經濟內部收益率，%；ENPV為經濟凈現值，元；EBCR為經濟效益費用比；B為年獲得效益，元；C為年支出費用，元；（B-C）t為第t年的凈效益，元；n為計算期，年；t為計算期各年的序號，基準點序號為0；is為社會折現率，%；Bt為第t年獲得的效益，元；Ct為第t年支出的費用，元。

系統所產生的費用主要為水利工程建設費用、運行和維護費用等，而獲得的效益主要來自省工效益和節水效益。計算水利工程建設費用時，主要考慮管材、出地套件、管道附件、水表、彈簧壓力表、閘閥井、鑄鐵閘閥、逆止閥、自吸泵等及其安裝費。運行和維護費用按照水利工程建設費用的8%估算。材料和人工均按照《福建省水利水電建筑工程概算定額》（2021）計算。根據上述公式和標準計算，裝備一次性投資為875元/667 m2，EIRR、ENPV（每667 m2）和EBCR分別為12.8%、994元和1.16，說明該園林智慧灌溉系統有較好的經濟可行性。

5 結語

智能灌溉是園林節水灌溉工程需要研究的重點。智能灌溉系統主要通過精細化管理和自動控制，大幅節省人工，而合理的灌溉措施則體現在灌溉制度是否符合植物生長規律和氣候條件（氣溫、時間、旱澇程度等）。在農業生產上，聯合國糧食及農業組織推薦的彭曼模型以及后續學者開發的優化彭曼模型已很好地將作物生長規律和氣象資料緊密結合，因此，在將來的園林植物灌溉制度研究中，可借鑒作物的先進灌溉模型，研發園林植物專用灌溉模型，配合搭載灌溉決策軟件，實現園林植物精準灌溉。

參考文獻

1 特日格樂.園林綠化中滴灌節水技術的運用及成效[J].農家參謀，2022（7）：135-137.

2 侯毛毛，陳競楠，楊 祁，等.暗管排水和有機肥施用下濱海設施土壤氮素行為特征[J].農業機械學報，2019（11）：259-266.

3 王 偉，莊倩倩，李園林，等.滴灌節水工程在城市園林建設中的應用分析[J].科技創新導報，2020（13）：17-18.

4 彭方明.新疆園林施工管理及后期養護技術的要點分析[J].南方農業，2022（8）：64-66.

5 趙揚輝，陳永畢.節水型園林植物規劃配置研究[J].農村實用技術，2020（10）：147-148.

6 蘇銀英.簡析園林綠化設計中的節水策略[J].現代園藝，2020（22）：162-163.

7 周廣惠，汪 洋，賈壯壯，等.綠化養護智能監測系統在城市生態景觀綠帶中的應用[J].中國建設信息化，2022（10）：68-70.